A solução para a incrustação da superfície do eletrodo

A incrustação da superfície do eletrodo é um problema sério em muitos processos de produção eletroquímica e em sensores eletroquímicos. A incrustação do eletrodo pode afetar o desempenho e a eficiência energética de uma célula eletroquímica. A ultrassonografia é um meio eficaz de evitar e remover a incrustação do eletrodo.

A incrustação do eletrodo reduz o contato físico do eletrólito com o eletrodo para transferência de elétrons e, portanto, reduz a velocidade da reação eletroquímica. Freqüentemente, o agente de incrustação adere a certas características estruturais na superfície do eletrodo como resultado de interações hidrofílicas, hidrofóbicas ou eletrostáticas entre o agente de incrustação e a superfície do eletrodo.

Os métodos anti-incrustantes incluem modificação de superfície ou revestimento com polímeros ou materiais à base de carbono, como nanotubos de carbono ou grafeno, devido à sua grande área de superfície, propriedades eletrocatalíticas e resistência à incrustação. Alternativamente, as nanopartículas metálicas podem ter propriedades anti-incrustantes combinadas com propriedades eletrocatalíticas e alta condutividade elétrica.

A agitação mecânica ultrassônica é um método anti-incrustante alternativo.

A agitação ultrassônica para anti-incrustante usa ondas sonoras de alta frequência e alta intensidade em um líquido para facilitar ou melhorar a remoção de agentes incrustantes de superfícies submersas em um líquido ativado por ultrassom. A limpeza ultrassônica da superfície do eletrodo é uma tecnologia única em sua capacidade de remover agentes incrustantes das superfícies do eletrodo. A tecnologia de limpeza ultrassônica é capaz de penetrar e limpar qualquer superfície molhada do eletrodo, incluindo furos cegos, roscas, contornos de superfície.
As demandas por melhor limpeza da superfície do eletrodo impulsionaram o desenvolvimento da tecnologia de agitação ultrassônica. Hoje é possível agitar eletrodos mecanicamente em frequência ultrassônica ou agitar o líquido próximo ao eletrodo para limpeza indireta da superfície do eletrodo.

Anti-incrustante de superfície de eletrodo indireto

Na anti-incrustação indireta das superfícies dos eletrodos, a potência ultrassônica é fornecida ao líquido próximo ao eletrodo. Este líquido adsorve a potência ultrassônica e transmite uma fração dessa potência para a superfície do eletrodo, onde a cavitação ultrassônica resultante remove as camadas de incrustação. Em geral, esse método indireto é de "linha de visão" por natureza; ou seja, deve haver acesso direto à superfície contaminada para que ela seja eficaz.

Anti-incrustante direto da superfície do eletrodo

A Hielscher Ultrasonics oferece um design ultrassônico exclusivo para agitar eletrodos diretamente. Neste projeto, as vibrações ultrassônicas são acopladas diretamente no eletrodo. Portanto, a potência ultrassônica é fornecida à superfície do eletrodo molhado, onde a aceleração da superfície e as bolhas de cavitação em colapso em contato com uma superfície fornecem um jato de fluido de alta pressão contra a superfície. O jateamento ultrassônico é um bom método para evitar e remover camadas de incrustação.

Fatos, vale a pena conhecer

Outros efeitos possíveis da agitação ultrassônica em um sistema eletroquímico incluem:

1. melhorar a hidrodinâmica e o transporte de massa;
2. afectar os gradientes de concentração e a comutação dos regimes cinéticos com efeitos sobre o mecanismo e os produtos da reacção;
3. ativação sonoquímica de reações de espécies intermediárias que foram geradas eletroquimicamente; e
4. produção sonoquímica de espécies que reagem eletroquimicamente em condições onde o sistema silencioso não é eletroquimicamente ativo.

Tipos de incrustação de eletrodos

A incrustação resultante de interações hidrofílicas tende a ser mais reversível do que a incrustação resultante de interações hidrofóbicas. Eletrodos com superfícies mais hidrofóbicas, como eletrodos à base de carbono, podem promover incrustações que possuem componentes hidrofóbicos, como compostos aromáticos, compostos saturados ou alifáticos ou proteínas. Macromoléculas biológicas, como proteínas e outros materiais biológicos, células, fragmentos de células ou DNA/RNA, também podem causar incrustação na superfície do eletrodo.